变截面方形桥墩折冲效果数值模拟

为研究方形桥墩截面变化对局部冲刷特性的影响,通过建立桥墩局部冲刷三维数学模型,对方墩前端不同伸出台阶宽度及相应倾斜坡度情况下的冲刷特性展开模拟研究。结果表明:相较于方墩,墩前伸出一定台阶宽度的结构形式具有较好的折冲效果,但其折冲效果并非随着伸出宽度的增加而增加,墩前伸出台阶宽度约在墩宽的2/3时折冲效果最优;同时,通过在伸出台阶宽度基础上增加倾斜坡面的截面优化处理,得出倾斜坡面高度在床面以上0.4h（h为水深）情况下,随着台阶伸出宽度的增加其折冲效果呈增加趋势,且具有比仅伸出台阶宽度的截面结构形式更优越的折冲效果,最大折冲率高达38%。研究结果可为桥墩结构形式与抗冲防护的综合研究,尤其是大型桥墩基础结构的优化提供参考。     

深水航道整治中新型结构淹没丁坝水流力特性研究

为研究新型结构淹没丁坝的水流力特性,基于有限体积法与自由液面捕捉法,通过流体计算软件Fluent建立三维数学模型对不同流速、水深与坝长条件下新型结构齿形丁坝的水流力特性进行研究。同时,设计了比尺为1:50的物理模型对不同坝长条件下新型结构丁坝水流力进行补充验证,数值模拟结果与试验结果符合良好。研究不仅得到了丁坝流场流速与水深的分布规律,同时分析了不同流速、水深与坝长条件下新型结构齿形丁坝的水流力响应规律,进而通过量纲处理分析了相对坝长与淹没度对水流力系数的响应规律,通过独立化分析的方法分别探讨了相对坝长与淹没度对丁坝水流力系数的敏感性。研究成果为新型淹没丁坝在长江南京以下12.5 m深水航道整治工程的应用提供一定的技术支撑与科学指导。     

沪通长江大桥墩位布设适应性分析

为深入研究沪通长江大桥桥墩布设合理性, 分析拟建桥梁对12.5 m深水航道以及船舶通航等的影响, 通过物理模型试验从水动力变化、河床冲淤变化、桥址河段通航条件等方面分析拟建桥梁墩位布设的适应性, 并对现有的桥位方案和主桥各通航孔向南平移200 m的方案进行了比选分析。同时, 于2010年4月和7月进行了桥区河段枯季大、小潮, 洪季大、小潮船筏走行线的现场测量。研究表明, 在桥位方案确定的情况下, 现有墩位方案稍优, 能满足实际航行需要。研究结果可为后续大桥建设提供一定的理论指导与技术支持。     

杭州湾海域桥梁承台水平方向波浪荷载研究

针对杭州湾海域跨海桥梁承台最大水平方向波浪荷载缺乏普适性计算公式的问题,收集分析了杭州湾海域波浪特性及主要跨海桥梁通航孔桥墩承台尺寸特征。通过矩形概化承台,构建了三维数值波浪水槽模型,根据承台水平方向波浪荷载系列数值计算结果,提出了适用于跨海桥梁承台最大水平方向波浪荷载的简易计算方法,且讨论了计算方法对不同形状承台和不同流速等情况的适用性。结果表明：承台水平方向波浪荷载计算方法的计算结果和前人研究成果基本一致;受承台阻水作用,矩形承台水平方向波浪荷载大于圆形承台,通过修改公式参数,计算方法也可以用于不同形状承台水平方向波浪荷载计算;随着流速增加,承台水平方向波浪荷载也在逐渐增加,承台水平方向波浪荷载随承台相对长度kb的变化规律与纯波情况基本类似,但最大水平方向波浪荷载对应的kb有所减小。     

典型桥墩局部冲刷及防护特性数值模拟研究

基于有限体积法与VOF方法,采用FLOW-3D建立三维桥墩水动力冲刷数学模型,对波流作用下的典型圆墩冲刷特性进行研究,并分析了采用防护措施后的局部冲刷范围与冲深特性。研究结果表明,该模型可以预测桥墩防护前后局部冲刷的范围和深度,其研究方法在桥梁设计中具有一定指导意义,研究结果在确定桥墩局部冲刷及防护方案时具有借鉴意义。